2020--2021人教版物理选修3-4课件：第11章习题课：简谐运动的图象及运动的周期性、对称性 【18张含答案】
文档属性
| 名称 | 2020--2021人教版物理选修3-4课件：第11章习题课：简谐运动的图象及运动的周期性、对称性 【18张含答案】 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 491.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-04 12:33:58 | ||
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文档简介
(共18张PPT)
人教版选修3-4课件：第十一章习题课：简谐运动的图象及运动的周期性、对称性
探究一
探究二
当堂检测
简谐运动的图象
问题导引
简谐运动的图象遵从正弦或余弦函数的规律,并包含着简谐运动的规律。综合所学知识,跟同学交流讨论从图象可以获取哪些信息。
要点提示:(1)从一个振动的图象形式上便可快速判断它是不是简谐运动。
(2)从图象上可直接读出振幅A和周期T,可看出任一时刻的速度方向、加速度方向、回复力方向、位移大小和方向。
(3)可以判定任一时刻速度的变化趋势,加速度和回复力大小的变化趋势,位移大小的变化趋势,等等。
(4)可以比较不同时刻位移的大小和方向、加速度和回复力的大小和方向、速度的大小和方向。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
1.简谐运动的图象是周期性的正弦或余弦曲线,通常称为振动图象,反映了某个质点振动位移随时间的变化规律,好像对某个质点进行“录像”一样。图象不是质点的运动轨迹,简谐运动的图象和运动轨迹是完全不同的两个概念,图象是曲线,轨迹可能是直线也可能是曲线。
2.简谐运动的特点具有简单的周期性、重复性、对称性。对简谐运动图象进行分析,可求振幅A、周期T、任一时刻振动质点的位移、加速度的方向、速度的方向和某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能等物理量的变化情况。
探究一
探究二
当堂检测
典例剖析
例题1水平放着的劲度系数为20
N/cm的弹簧振子,它的振动图象如图所示,则在图中A点对应的时刻
( )
A.振子所受的弹力大小为0.5
N,方向指向x轴的负方向
B.振子的速度方向指向x轴的正方向
C.0~4
s内振子做了1.75次全振动
D.0~4
s内振子通过的路程为0.35
cm
探究一
探究二
当堂检测
解析:由图象可知A在t轴上方,位移x=0.25
cm,所以弹力F=-kx=-5
N,即弹力大小为5
N,方向指向x轴负方向,故选项A错误;由图象可知振子的速度方向指向x轴正方向,故选项B正确;由图象可看出,振子的周期T=2
s,故0~4
s内完成两次全振动,故选项C错误;在0~4
s内振子完成了2次全振动,所以在这段时间内振子通过的路程为2×4×0.5
cm=4
cm,故选项D错误。
答案:B
归纳总结图象法是物理学上常用的一种思维方法,它能够形象直观地反映物理规律,帮助我们认识物理现象,解决物理问题。用图象来描述物体的振动时,应注意物体振动的周期、振幅、相位等。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练1一质点做简谐运动的振动图象如图所示。
(1)该质点振动的振幅是
cm;周期是
s;初相位是 。?
(2)写出该质点简谐运动的表达式,并求出当t=1
s时质点的位移。
探究一
探究二
当堂检测
探究一
探究二
当堂检测
简谐运动的周期性和对称性
问题导引
简谐运动的对称性体现在哪些方面?请跟同学们交流合作,总结出答案。
要点提示:(1)速率的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。
(2)时间的对称性:系统在通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等。在振动过程中通过任意两点的时间与逆向通过这两点的时间相等。
(3)加速度的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
1.简谐运动具有周期性,即做简谐运动的质点每经过一个周期,它的位移、速度、加速度等物理量都恢复原值,其运动周期的大小由振动系统本身的性质决定。
2.简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时,振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度等均是等大的(位移、回复力、加速度的方向相反,速度的方向不确定)。
探究一
探究二
当堂检测
典例剖析
例题2如图所示,一个做简谐运动的质点先后以同样的速度通过相距为10
cm的A、B两点,历时0.5
s。过B点后再经过t=0.5
s质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点,则质点振动的周期是
( )
A.0.5
s
B.1.0
s
C.2.0
s
D.4.0
s
探究一
探究二
当堂检测
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
归纳总结(1)周期性——简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后,能回复到原来的状态。
(2)对称性——简谐运动的物体具有相对平衡位置的对称性。
物体做简谐运动时,再次经过同一位置时,振子的位移相同,回复力、加速度、动能和势能也相同,速度的大小相等,但方向可相同,也可相反。在关于平衡位置对称的两个位置,动能、势能对应相等,回复力、加速度大小相等,方向相反;速度的大小相等,方向可相同,也可相反。一个做简谐运动的质点,经过时间t=nT(n为正整数),质点
探究一
探究二
当堂检测
变式训练2一弹簧振子的周期为2
s,当振子从平衡位置向右运动开始计时,经12.6
s时振子的运动情况是
( )
A.向右减速
B.向右加速
C.向左减速
D.向左加速
答案:D
探究一
探究二
当堂检测
1.(简谐运动的周期性和对称性)如图所示,一质点做简谐运动,先后以相同的速度依次通过M、N两点,历时1
s,质点通过N点后再经过1
s又第2次通过N点,在这2
s内质点通过的总路程为12
cm。则质点的振动周期和振幅分别为( )
A.3
s,6
cm
B.4
s,6
cm
C.4
s,9
cm
D.2
s,8
cm
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
2.(简谐运动的图象)右图为某质点在0~4
s内的振动图象,则( )
A.质点振动的振幅是4
m,频率为4
Hz
B.质点在4
s末的位移为8
m
C.质点在4
s内的路程为8
m
D.质点在t=1
s到t=3
s的时间内,速度先沿x轴正方向后沿x轴负方向,且速度先增大后减小
探究一
探究二
当堂检测
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
3.(简谐运动的周期性和对称性)如图所示,在光滑水平面上的弹簧振子,弹簧形变的最大限度为20
cm,图示P位置是弹簧振子处于自然伸长的位置,若将振子m向右拉动5
cm后由静止释放,经0.5
s振子m第一次回到P位置。关于该弹簧振子,下列说法正确的是( )
A.该弹簧振子的振动频率为1
Hz
B.若向右拉动10
cm后由静止释放,经过1
s振子m第一次回到P位置
C.若向左推动8
cm后由静止释放,振子m两次经过P位置的时间间隔是2
s
D.在P位置给振子m任意一个向左或向右的初速度,只要位移不超过20
cm,总是经0.5
s速度就降为0
探究一
探究二
当堂检测
解析:由题意知,该弹簧振子振动周期为T=0.5×4
s=2
s,且以后不再变化,即弹簧振子固有周期为2
s,振动频率为0.5
Hz,所以选项B中应经过0.5
s第一次回到P位置;两次经过P位置的时间间隔为半个周期,时间为1
s。
答案:D
人教版选修3-4课件：第十一章习题课：简谐运动的图象及运动的周期性、对称性
探究一
探究二
当堂检测
简谐运动的图象
问题导引
简谐运动的图象遵从正弦或余弦函数的规律,并包含着简谐运动的规律。综合所学知识,跟同学交流讨论从图象可以获取哪些信息。
要点提示:(1)从一个振动的图象形式上便可快速判断它是不是简谐运动。
(2)从图象上可直接读出振幅A和周期T,可看出任一时刻的速度方向、加速度方向、回复力方向、位移大小和方向。
(3)可以判定任一时刻速度的变化趋势,加速度和回复力大小的变化趋势,位移大小的变化趋势,等等。
(4)可以比较不同时刻位移的大小和方向、加速度和回复力的大小和方向、速度的大小和方向。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
1.简谐运动的图象是周期性的正弦或余弦曲线,通常称为振动图象,反映了某个质点振动位移随时间的变化规律,好像对某个质点进行“录像”一样。图象不是质点的运动轨迹,简谐运动的图象和运动轨迹是完全不同的两个概念,图象是曲线,轨迹可能是直线也可能是曲线。
2.简谐运动的特点具有简单的周期性、重复性、对称性。对简谐运动图象进行分析,可求振幅A、周期T、任一时刻振动质点的位移、加速度的方向、速度的方向和某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能等物理量的变化情况。
探究一
探究二
当堂检测
典例剖析
例题1水平放着的劲度系数为20
N/cm的弹簧振子,它的振动图象如图所示,则在图中A点对应的时刻
( )
A.振子所受的弹力大小为0.5
N,方向指向x轴的负方向
B.振子的速度方向指向x轴的正方向
C.0~4
s内振子做了1.75次全振动
D.0~4
s内振子通过的路程为0.35
cm
探究一
探究二
当堂检测
解析:由图象可知A在t轴上方,位移x=0.25
cm,所以弹力F=-kx=-5
N,即弹力大小为5
N,方向指向x轴负方向,故选项A错误;由图象可知振子的速度方向指向x轴正方向,故选项B正确;由图象可看出,振子的周期T=2
s,故0~4
s内完成两次全振动,故选项C错误;在0~4
s内振子完成了2次全振动,所以在这段时间内振子通过的路程为2×4×0.5
cm=4
cm,故选项D错误。
答案:B
归纳总结图象法是物理学上常用的一种思维方法,它能够形象直观地反映物理规律,帮助我们认识物理现象,解决物理问题。用图象来描述物体的振动时,应注意物体振动的周期、振幅、相位等。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练1一质点做简谐运动的振动图象如图所示。
(1)该质点振动的振幅是
cm;周期是
s;初相位是 。?
(2)写出该质点简谐运动的表达式,并求出当t=1
s时质点的位移。
探究一
探究二
当堂检测
探究一
探究二
当堂检测
简谐运动的周期性和对称性
问题导引
简谐运动的对称性体现在哪些方面?请跟同学们交流合作,总结出答案。
要点提示:(1)速率的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。
(2)时间的对称性:系统在通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等。在振动过程中通过任意两点的时间与逆向通过这两点的时间相等。
(3)加速度的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
1.简谐运动具有周期性,即做简谐运动的质点每经过一个周期,它的位移、速度、加速度等物理量都恢复原值,其运动周期的大小由振动系统本身的性质决定。
2.简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时,振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度等均是等大的(位移、回复力、加速度的方向相反,速度的方向不确定)。
探究一
探究二
当堂检测
典例剖析
例题2如图所示,一个做简谐运动的质点先后以同样的速度通过相距为10
cm的A、B两点,历时0.5
s。过B点后再经过t=0.5
s质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点,则质点振动的周期是
( )
A.0.5
s
B.1.0
s
C.2.0
s
D.4.0
s
探究一
探究二
当堂检测
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
归纳总结(1)周期性——简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后,能回复到原来的状态。
(2)对称性——简谐运动的物体具有相对平衡位置的对称性。
物体做简谐运动时,再次经过同一位置时,振子的位移相同,回复力、加速度、动能和势能也相同,速度的大小相等,但方向可相同,也可相反。在关于平衡位置对称的两个位置,动能、势能对应相等,回复力、加速度大小相等,方向相反;速度的大小相等,方向可相同,也可相反。一个做简谐运动的质点,经过时间t=nT(n为正整数),质点
探究一
探究二
当堂检测
变式训练2一弹簧振子的周期为2
s,当振子从平衡位置向右运动开始计时,经12.6
s时振子的运动情况是
( )
A.向右减速
B.向右加速
C.向左减速
D.向左加速
答案:D
探究一
探究二
当堂检测
1.(简谐运动的周期性和对称性)如图所示,一质点做简谐运动,先后以相同的速度依次通过M、N两点,历时1
s,质点通过N点后再经过1
s又第2次通过N点,在这2
s内质点通过的总路程为12
cm。则质点的振动周期和振幅分别为( )
A.3
s,6
cm
B.4
s,6
cm
C.4
s,9
cm
D.2
s,8
cm
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
2.(简谐运动的图象)右图为某质点在0~4
s内的振动图象,则( )
A.质点振动的振幅是4
m,频率为4
Hz
B.质点在4
s末的位移为8
m
C.质点在4
s内的路程为8
m
D.质点在t=1
s到t=3
s的时间内,速度先沿x轴正方向后沿x轴负方向,且速度先增大后减小
探究一
探究二
当堂检测
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
3.(简谐运动的周期性和对称性)如图所示,在光滑水平面上的弹簧振子,弹簧形变的最大限度为20
cm,图示P位置是弹簧振子处于自然伸长的位置,若将振子m向右拉动5
cm后由静止释放,经0.5
s振子m第一次回到P位置。关于该弹簧振子,下列说法正确的是( )
A.该弹簧振子的振动频率为1
Hz
B.若向右拉动10
cm后由静止释放,经过1
s振子m第一次回到P位置
C.若向左推动8
cm后由静止释放,振子m两次经过P位置的时间间隔是2
s
D.在P位置给振子m任意一个向左或向右的初速度,只要位移不超过20
cm,总是经0.5
s速度就降为0
探究一
探究二
当堂检测
解析:由题意知,该弹簧振子振动周期为T=0.5×4
s=2
s,且以后不再变化,即弹簧振子固有周期为2
s,振动频率为0.5
Hz,所以选项B中应经过0.5
s第一次回到P位置;两次经过P位置的时间间隔为半个周期,时间为1
s。
答案:D